Hóa học Lớp 10. Xác định số oxi hóa của nguyên tố trong hợp chất và ion.
Kiến thức cần nhớ
**1. Số oxi hóa là gì?**
**Số oxi hóa** của một nguyên tử trong chất là điện tích quy ước của nguyên tử đó nếu coi các cặp electron liên kết đều chuyển hoàn toàn về nguyên tử có độ âm điện lớn hơn. Số oxi hóa giúp theo dõi sự dịch chuyển electron trong phản ứng.
Số oxi hóa được viết kèm dấu ở trước, như $+3$, $-2$, $0$. Nó không luôn bằng điện tích thật của nguyên tử trong phân tử cộng hóa trị.
**2. Các quy tắc nền tảng**
- Nguyên tử trong **đơn chất** có số oxi hóa bằng 0: $Na$, $Fe$, $O_2$, $Cl_2$, $S_8$ đều có số oxi hóa 0.
- Trong **ion đơn nguyên tử**, số oxi hóa bằng điện tích ion: $Fe^{3+}$ là $+3$, $S^{2-}$ là $-2$.
- Fluorine trong hợp chất luôn có số oxi hóa $-1$.
- Kim loại nhóm IA trong hợp chất thường là $+1$; nhóm IIA thường là $+2$; aluminium thường là $+3$.
- Tổng đại số số oxi hóa của tất cả nguyên tử trong phân tử trung hòa bằng 0.
**3. Quy tắc của hydrogen và oxygen**
- Hydrogen trong phần lớn hợp chất có số oxi hóa $+1$.
- Trong **hydride kim loại** như $NaH$, $CaH_2$, hydrogen có số oxi hóa $-1$.
- Oxygen trong phần lớn hợp chất có số oxi hóa $-2$.
- Trong **peroxide** có liên kết O–O như $H_2O_2$, $Na_2O_2$, oxygen có số oxi hóa $-1$.
- Trong $OF_2$, vì fluorine luôn là $-1$, oxygen phải có số oxi hóa $+2$.
Không được áp dụng “H luôn $+1$” hay “O luôn $-2$” mà không kiểm tra ngoại lệ.
**4. Tổng số oxi hóa trong phân tử và ion nhiều nguyên tử**
Với phân tử trung hòa:
$\sum n_i\,x_i=0$
Với ion nhiều nguyên tử có điện tích $q$:
$\sum n_i\,x_i=q$
Trong đó $n_i$ là số nguyên tử loại $i$, $x_i$ là số oxi hóa tương ứng.
Phải nhân số oxi hóa với **chỉ số nguyên tử**. Trong $H_2SO_4$, đóng góp của H là $2\times(+1)$ và của O là $4\times(-2)$, không phải chỉ $+1$ và $-2$.
**5. Ví dụ trong hợp chất trung hòa**
Tìm số oxi hóa $x$ của sulfur trong $H_2SO_4$:
$2(+1)+x+4(-2)=0$
$x=+6$
Tìm số oxi hóa của carbon trong $CO_2$:
$x+2(-2)=0\Rightarrow x=+4$
Tìm oxygen trong $OF_2$:
$x+2(-1)=0\Rightarrow x=+2$
Ví dụ cuối cho thấy phải ưu tiên quy tắc fluorine $-1$ thay vì mặc định oxygen $-2$.
**6. Ví dụ trong ion nhiều nguyên tử**
Tìm manganese trong $MnO_4^-$:
$x+4(-2)=-1\Rightarrow x=+7$
Tìm sulfur trong $SO_4^{2-}$:
$x+4(-2)=-2\Rightarrow x=+6$
Vế phải phải bằng đúng **điện tích toàn ion**, kể cả dấu. Không đặt tổng bằng 0 như với phân tử trung hòa.
**7. Quy trình xác định số oxi hóa**
1. Xác định chất là đơn chất, ion đơn nguyên tử, phân tử trung hòa hay ion nhiều nguyên tử.
2. Gán trước các số oxi hóa chắc chắn: F, kim loại IA/IIA, H và O sau khi kiểm tra ngoại lệ.
3. Đặt $x$ cho nguyên tố chưa biết.
4. Nhân từng số oxi hóa với số nguyên tử tương ứng.
5. Lập tổng bằng 0 hoặc bằng điện tích ion, giải $x$.
6. Thay lại để kiểm tra tổng và dấu.
Khi có O–O, kim loại–H hoặc O–F, phải dừng lại kiểm tra ngoại lệ trước khi tính.
**8. Phân biệt số oxi hóa, điện tích ion và hóa trị**
- Điện tích ion là điện tích thực của toàn ion hoặc ion đơn nguyên tử.
- Số oxi hóa là đại lượng quy ước gán cho từng nguyên tử.
- Hóa trị mô tả khả năng liên kết theo mô hình học tập, không đồng nhất với số oxi hóa.
Ví dụ trong $SO_4^{2-}$, điện tích **toàn ion** là $-2$ nhưng sulfur có số oxi hóa $+6$. Trong $O_2$, mỗi O có số oxi hóa 0 dù oxygen thường có hóa trị II.
**Lỗi cần tránh:** quên chỉ số, đảo dấu, đặt tổng ion bằng 0 hoặc bỏ qua peroxide, hydride và $OF_2$.
ezonthi